[发明专利]一种高耐磨真空泵

说明书

技术领域

本发明涉及一种高耐磨真空泵，属于零部件材料技术领域。

背景技术

真空泵是指利用机械、物理、化学或物理化学的方法对被抽容器进行抽气而获得真空的器件或设备。通俗来讲，真空泵是用各种方法在某一封闭空间中改善、产生和维持真空的装置。真空泵中包括泵轴和密封圈，现有技术中的泵轴与密封圈在快速运转中因为彼此之间的摩擦，进而影响真空泵的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出了高耐磨的真空泵。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种高耐磨真空泵，所述的高耐磨真空泵中设有泵轴，所述的泵轴包括泵轴主体以及设置在泵轴主体表面的耐磨层，所述的泵轴主体由铝合金制成，所述的耐磨层的材质为PTFE复合材料。

本发明真空泵中的泵轴通过配比合理的铝合金制成主体，然后在主体表面设置一层由PTFE复合材料制得的耐磨层，进一步提高泵轴的耐磨性，进而提高真空泵的使用寿命。

在上述的高耐磨真空泵中，所述泵轴铝合金由如下成分及其质量百分比组成：Si：0.12-0.3％、C：0.3-0.5％、N：0.05-0.25％、Mg：0.25-0.5％、Mn：1.2-1.5％、B：0.25-0.6％、Ti：0.2-0.25％、Ta：0.05-0.15％、Hf：0.08-0.22％，余量为Al及不可避免的杂质。

本发明中适量的Si与Al可形成Al+Si共晶液相，有助于提高铝合金铸造流动性；Mg与基体Al元素生成大量Mg₅Al和Mg₅Al₈相，通过热处理能使Mg₅Al和Mg₅Al₈相固溶到铝合金基体α相中，从而提高铝合金的常温力学性能，但是过多的Mg₅Al和Mg₅Al₈相难以实现全部固溶，容易聚集在基体晶界间，会降低铝合金的整体力学性能，Mg也可与Si形成Mg₂Si强化相，明显增强铝合金的抗拉强度和屈服强度，过多的Mg₂Si相会造成铝合金的脆性并降低铝合金的韧性，因此本发明中严格控制各元素的含量。适量的Mn可在铝合金中形成硬质点相，从而提高铝合金的耐磨性能，降低摩擦系数，提高基体的热强性，但是过多的Mn容易与其它元素形成过大硬质点，降低铝合金的力学性能和导热性。

在本发明泵轴主体中加入适量的Ti，Ti与C、N和B形成弥散分布的碳氮硼化合物，这些碳氮硼化合物可以发挥固溶强化效果，以间隙固溶体的形式熔入晶格结构中，从而产生了向其中引入应变，以强化间隙固溶体的作用；且因这些碳氮硼化合物熔点很高，故能在后续的制备过程中起外来晶核的作用，从而细化晶粒。且N会与Al形成AlN，进一步提高泵轴铝合金的强度和韧性。本发明在泵轴铝合金中加入适量的Ta和Hf，钽本身具有加工性能好、化学稳定性高、抗液态金属腐蚀能力强等优异性能，其与C形成的二元合金相，结构稳定，增强铝合金的强度和耐蚀性。Hf为高硬度元素，还具有延展性、抗氧化性和耐高温等特性，是一种良好的合金材料，B元素能够插入到Hf密排六方结构中的间隙位置从而形成的硼化物，Hf的硼化物属于高硬质相，其存在能够有效提高组织的强度，且Hf与Ta会形成二元合金体系，使得铝合金进一步提高泵轴主体的高蠕变强度。另外，Hf具有很强的吸氢性，能起到净化铝成分的作用，进一步提升泵轴的性能。

在上述的高耐磨真空泵中，所述耐磨层的厚度为80-150μm。若耐磨层的厚度过小则会影响耐磨层材料的耐磨性，而若耐磨层的厚度过大，一则增加成本，二则会在泵轴运转中容易变形，进而影响真空泵的使用。

在上述的高耐磨真空泵中，所述的PTFE复合材料包括PTFE、碳纤维、聚苯醚、二硫化钼、PbWO₄粉体、H₂IrCl₆·H₂O。

其中，所述的PTFE复合材料中碳纤维、聚苯醚、二硫化钼、PbWO₄粉体和H₂IrCl₆·H₂O分别占复合材料总质量的2-5％、5-8％、1-2％、0.5-3％和3-5％，余量为PTFE。